[发明专利]MOS场效应晶体管及制备的方法、电子设备

说明书

本发明公开了MOS场效应晶体管及制备的方法、电子设备。该方法包括：提供半导体衬底，半导体衬底上设置有碳化硅外延层，对半导体衬底的碳化硅外延层一侧进行掺杂，以形成阱区，并在所述阱区中形成源极区；在所述外延层远离所述半导体衬底一侧形成氧化层；在所述氧化层远离所述外延层的一侧键合Si晶圆片，并对所述Si晶圆片进行减薄剥离处理，以形成Si层；对所述Si层进行氧化处理，以形成栅极氧化层，所述栅极氧化层由所述氧化层以及经过所述氧化处理的Si层构成；在所述栅极氧化层远离所述外延层的一侧，形成栅极结构。该方法可在不影响器件的耐压性和可靠性的同时，提升栅极氧化层与SiC之间的界面质量，从而可以提高MOS场效应晶体管的性能。

技术领域

本发明涉及电子领域，具体地，涉及MOS场效应晶体管及制备的方法、电子设备。

背景技术

金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)是目前应用较为广泛的功率半导体器件。在多种半导体材料中，碳化硅(SiC)材料由于具有热导率高、击穿场强高、电子饱和速度高等优点，因而适合于大功率、高电压、高工作温度、高工作频率的功率半导体器件。基于SiC的MOS场效应晶体管因具有功耗小、耐压高、频率高、散热好、小型化等优点，在国家电网、新能源汽车、光伏逆变器等高压高电流场所，得到了广泛的应用。

然而，目前的MOS场效应晶体管及制备的方法、利用MOS场效应晶体管的电子设备仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人对于以下事实和问题的发现和认识作出的：

目前基于SiC的MOSFET功率器件，由于多用于大功率、高电压等较为苛刻的工作环境中，因此对于栅极氧化层的质量要求较高。而目前基于SiC的MOS场效应晶体管，普遍存在存在栅极氧化层质量不佳的问题。发明人发现，这主要是由于SiC材料与栅极氧化层之间的界面状态不理想而导致的：与SiO₂等氧化物构成的栅极氧化层之间的界面缺陷较多，在制备过程中，SiC容易氧化，反应生成的C元素，在界面处形成C簇和悬挂键，形成的复合中心导致沟道反向载流子迁移率降低。虽然该问题可以通过采用NO退火来得到一定程度的改善，但退火过程在改善反向载流子迁移率的同时，还会在栅极氧化层内引入空穴缺陷，从而导致器件的可靠性降低。因此，如能够在不影响器件性能的同时，改善栅极氧化层和碳化硅材料之间的界面状态，将有利于进一步提升基于碳化硅材料的MOS场效应晶体管的性能。

本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。

为此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备MOS场效应晶体管的方法。该方法包括：提供半导体衬底，半导体衬底上设置有碳化硅外延层，对半导体衬底的碳化硅外延层一侧进行掺杂，以形成阱区，并在所述阱区中形成源极区；在所述外延层远离所述半导体衬底的一侧形成氧化层；在所述氧化层远离所述外延层的一侧键合Si晶圆片，并对所述Si晶圆片进行减薄剥离处理，以形成Si层；对所述Si层进行氧化处理，以形成栅极氧化层，所述栅极氧化层由所述氧化层以及经过所述氧化处理的Si层构成；在所述栅极氧化层远离所述外延层的一侧，形成栅极结构。

该方法制备的栅极氧化层是分两次形成的，两次制备的氧化物共同构成该场效应晶体管的栅极氧化层，基于碳化硅直接生长的二氧化硅可以保证二者之间的界面质量，而后续基于单晶硅获得的二氧化硅可具有与常规的Si基场效应晶体管的栅氧质量相匹配的性能，因此可以在不影响器件的耐压性和可靠性的同时，提升栅极氧化层与SiC之间的界面质量，从而可以提高MOS场效应晶体管的性能。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种MOS场效应晶体管。该MOS场效应晶体管是由前面所述的方法制备的。因此，该MOS场效应晶体管具有前面描述的方法获得的MOS场效应晶体管所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该MOS场效应晶体管可以在不影响器件的耐压性和可靠性的同时，具有较高的栅极氧化层与SiC之间的界面质量。